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原文传递轨顶摩擦改进剂对重载铁路能耗的影响研究

论文题名：	轨顶摩擦改进剂对重载铁路能耗的影响研究
关键词：	重载铁路;轨顶摩擦改进剂;动力学;能耗分析
摘要：	尽管轨道交通运输相比于其它运输方式在节能减排方面具有相当的优势，然而全国的轨道交通系统仍然消耗着巨大的能量，因此开展铁道车辆节能减排措施的研究具有重大的现实经济意义，同时也符合国家的战略需求。轨道交通运输与其它交通运输方式的根本区别在于列车运行于轨道之上。因此，轮轨关系是轨道交通中不可或缺的重要因素，从轮轨关系的角度去探索列车节能减排的措施是非常重要的研究方向。　　本文基于轨顶摩擦改进剂对轮轨蠕滑力/率关系的影响，结合车辆系统动力学、摩擦功理论和运行阻力能量消耗理论，结合现场对朔黄线重载铁路钢轨廓型磨耗状态的测试，利用数值仿真的方法对朔黄线轨道涂敷轨顶摩擦改进剂后货车在典型线路条件下的动力学性能和能耗节省量进行详细分析，从轮轨关系的角度对涂敷轨顶摩擦改进剂对重载线路的节能性进行了研究，论文的主要工作和结论如下: 　　1.建立了包含货车系统动力学、接触斑摩擦功耗散理论和车辆运行阻力能量消耗模型的能耗理论分析模型，认为摩擦改进剂不仅可以改变轮轨界面间的摩擦系数，还可以影响轮轨蠕滑特性，并在轮轨力的计算中考虑了轨顶摩擦改进剂对轮轨黏滑特性的影响，根据建立的模型编写了相应的数值计算程序。　　2.对朔黄重载铁路钢轨进行了调研，并对典型半径曲线的钢轨廓型进行了测量;掌握了不同半径曲线钢轨磨耗的特征和规律，为摩擦功耗散和能量消耗的计算提供了依据。　　3.利用所建立的系统动力学模型分析了轨顶摩擦改进剂对车辆动力学的影响。计算结果显示:钢轨表面摩擦改进剂的存在可以改善车辆的横向平稳性，减小车体的横向振动;钢轨表面涂敷摩擦改进剂对轮轨垂向力、轮重减载率、垂向平稳性指标等指标的影响较小，但是仍有一定程度的改善;特定工况下轨面涂敷摩擦改进剂会使轮轨力、脱轨系数等指标有一定程度的升高，但不会影响行车安全。涂敷摩擦改进剂后，车辆运行过程总体上是安全的和稳定的。　　4.研究了钢轨廓型、曲线半径、速度以及轨底坡等参数对涂敷轨顶摩擦改进剂后车辆能耗节省量的影响，并对由此产生的能耗经济性进行了分析，分析结果表明:钢轨廓形磨耗在小曲线半径钢轨上对能耗的影响更为明显，在中大半径以及直线钢轨上，钢轨廓型磨耗的影响较小;车辆速度对能耗节省量的影响明显，能耗节省量随速度的增大呈现逐渐增大的趋势;针对文中的轨底坡范围，钢轨的轨底坡越大，车辆的能耗节省量越大;磨耗廓型时，车辆能耗节省量对轨底坡的变化更为敏感;初步经济性分析表明，如果在朔黄重载铁路半径小于1500m的曲线上涂敷轨顶摩擦改进剂时，朔黄线每年可节省的电能约1.12×107 kWh。
作者：	姚雪松
专业：	机械设计及理论
导师：	刘启跃
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文